Soliton Automation Pvt - LabVIEW와 PXI로 고전압 다중 출력 전원 공급기 테스트 시스템 개발

Author(s):
Anand Chinnaswamy, V. Arunachalam, S.R. Anand 이사 겸 최고 기술 책임자, 프로젝트 엔지니어 - Soliton Automation Pvt. Ltd

Industry:
Medical/ Medical Instrumentation

Products:
Enterprise Connectivity Toolset, PXI/CompactPCI, LabVIEW, SCXI

The Challenge:
의료 이미징 장비에 사용되는 다중 출력의 고전압 전원 공급기에 대한 완전 어셈블된 보드 레벨 기능 테스트를 위한 자동화된 테스트 시스템을 개발해야 한다.

The Solution:
LabVIEW 소프트웨어와 DMM, 스코프, 카운터 및 멀티플렉서와 같은 PXI 인스트루먼트를 사용하여 8주 내에 견고하고 컴팩트한 테스트 시스템을 개발합니다.

소개
Soliton Automation Pvt. Ltd.의 고객은 의료 이미징 장비에 사용되는 고전압 전원 공급기를 제조합니다. 이 전원 공급기는 12개의 출력을 통해 25KW의 전력을 공급하는데 이 출력 중 6개는 고전압(최대 700VDC)이고 나머지 6개는 저전압(최대 150VDC)입니다. 이 출력이 스캐닝 머신의 X, Y 및 Z 코일을 구동합니다. 이러한 테스트 요구사항은 다양한 모델의 전원 공급기를 처리할 수 있을 만큼 정교하고 중요했으며 시스템 배송은 8주 이내에 이루어져야 했습니다. 전원 공급기에 사용되는 제어 드라이버 보드에 대한 보드 레벨 테스트와 어셈블된 전원 공급기의 기능 테스트를 요합니다. 고객은 다음의 요구사항을 충족시킬 수 있는 효과적인 테스트 시스템을 찾고 있었습니다.
• 유연성 — 시스템은 향후에 출시되는 새로운 전원 공급기 모델도 수용할 수 있어야 합니다.
• 신뢰성 — 업타임이 가장 중시되는 제조 라인에서 실행할 수 있어야 합니다.

보드 레벨 테스트 시스템의 회로도

• 네트워킹 — 로컬 네트워크를 통해 테스트 결과에 액세스할 수 있어야 합니다.
• 배송 — 배송 스케줄이 8주밖에 소요되지 않으므로 매우 신속해야 합니다.
• 안전 — 800V에 이르는 높은 전압이 있기 때문에 안전에 특히 주의를 기울여야 합니다.
• 컴팩트한 풋프린트 — 시스템은 귀중한 제조 현장 공간을 효율적으로 활용할 수 있어야 합니다.

테스트 요구사항은 LabVIEW Enterprise Connectivity 툴셋의 결과를 하나의 시스템에 통합한 2대의 PXI 시스템을 사용함으로써 충족될 수 있었습니다. 우리는 PXI와 LabVIEW를 사용하는 솔루션을 제시하였으며 고객은 GPIB와 기존의 인스트루먼트를 사용할 수는 없는지 검토했습니다. 우리의 솔루션은 비용 효율성과 모든 요구사항을 충족시킬 수 있는 기능, 그리고 NI 기반 시스템이 최적의 선택임을 입증한 8주의 배송 스케줄 약속에 있어 독보적이었습니다. 어셈블리 라인 설치로 인해 클라이언트는 다양한 물리적 위치에서 보드 레벨 테스트와 기능 테스트를 수행해야 했으며 그 결과 우리는 2대의 PXI 기반 테스트 시스템을 개발했습니다. 이 두 테스트 시스템을 LabVIEW Enterprise Connectivity Toolset과 통합하여 전체 로컬 네트워크에서 공유하도록 했습니다.

보드 레벨 테스트 시스템
이 시스템은 제어 보드와 드라이버 보드의 기능을 테스트합니다. 이름에서 알 수 있듯이 제어 보드는 주로 전원 공급기의 스위칭 장치에 제어 신호를 제공하는 역할을 하며 장애 조건이 없는지 확인하고 로드 규제를 수행하기도 합니다. 드라이버 보드는 제어 보드에서 제어 신호를 증폭 및 분리하여 스위칭 장치의 게이트로 전송합니다. 드라이버 보드 및 제어 보드에 대한 테스트 요구사항으로 인해 다양한 자극을 적용하고 응답의 전기적 매개변수를 측정해야 했습니다. 6602 카운터는 원하는 주파수의 TTL 레벨 신호를 생성합니다. 이 신호는 맞춤형 보드에서 H-Bridge 회로를 통해 양극의 사각 Waveform으로 변환된 다음 드라이버 보드로 전송됩니다. 1127 멀티플렉서와 5112 스코프 및 4060 DMM을 사용하여 다양한 측정이 이루어집니다. 6527 DIO 카드는 맞춤형 보드를 통해 이산 TTL 레벨 신호를 라우팅하여 제어 보드를 테스트합니다. 로드 테스트는 지정된 로드를 6527 절연 DIO를 이용하여 적당한 출력으로 전환하여 수행됩니다. 공급기의 여러 출력으로부터 나오는 출력 전압은 CYTEC 멀티플렉서, LEM 전압 트랜스듀서 및 2503 저전압 멀티플렉서를 통해 4060 DMM으로 라우팅됩니다. CYTEC 스위치는 정격이 3500V이며 RS-232 인터페이스에서 프로그래밍 가능합니다.
UUT를 활성화하고 PPS(programmable power supply)를 CYTEC 스위치를 통해 UUT의 출력 중 하나에 연결하여 과전압 테스트를 완료합니다. 이 모드에서 CYTEC 스위치는 디멀티플렉서 역할을 합니다. PPS의 경우 6704 아날로그 카드로부터 프로그래밍하여 Bertan 모델 105R을 사용했습니다. PPS의 출력은 전류가 터미널로 흘러 들어가지 않도록 역흐름 방지기(본질적으로는 다이오드 뱅크)를 통해 라우팅됩니다.

어셈블리 테스트 시스템의 회로도

PPS 전압은 UUT가 Trip할 때까지 증가합니다. 이 Trip 전압은 전압 센서에서 읽어서 기록합니다. 그리고 나면 이 테스트가 UUT의 모든 다른 출력에 대해서도 반복됩니다. 같은 방식으로 저전압 테스트를 수행할 수 있습니다. 입력 전압 허용오차 테스트는 UUT가 Trip할 때까지 UUT에 대한 공급 전압을 줄여서 수행합니다.

시스템 장점
이 테스트에는 고전압이 사용되기 때문에 안전에 주의해야 하므로 소프트웨어와 하드웨어에 많은 인터록을 제공했습니다. 새로운 PXI 기반 시스템은 수동 시스템에 여러 가지 장점을 제공합니다. 우리는 수동 시스템 사용 시에 1시간 이상 걸리던 주기 시간을 신형 PXI 기반 시스템을 통해 10분 이내로 성공적으로 단축했습니다. 수동 시스템을 사용할 경우 이중화 안전 메커니즘이 없기 때문에 수동으로 수집된 데이터의 무결성이 보장될 수 없었으나, PXI 기반 시스템에서는 이제 신뢰할 수 있는 데이터 수집이 가능해졌으며 소프트웨어에 제공되는 인터록으로 인해 안전한 작동이 보장됩니다. 따라서 고객은 이제 PXI 기반 시스템이 구식 테스트 시스템의 수동 프로세스를 교체함으로써 완전 자동화된 데이터 수집 및 보고서 생성을 지원하기 때문에 귀중한 시간을 절약할 수 있습니다. 마지막으로 PXI 기반 시스템은 수동 시스템 사용으로 많은 공간을 차지하는 이산 테스트 시스템 컴포넌트를 교체하는 컴팩트한 통합형 아키텍처임이 입증되었습니다.

결론
완전 자동화된 ATE는 8주 기간 내에 최신 버추얼 계측 기술을 활용하여 고전압 다중 출력 전원 공급기용으로 구축되었습니다. 이 시스템은 컴팩트하며 사용이 편리하고 생산성이 뛰어날 뿐만 아니라 전반적인 테스트 신뢰도를 향상시켜 주는 것은 물론 고급 안전 기능이 내장되어 있습니다. PXI 플랫폼과 함께 LabVIEW는 이 테스트 시스템의 성공에 있어 확실히 중요한 요소였습니다.

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